Java簡單實現定時器

本文實例為大傢分享瞭Java簡單實現定時器的具體代碼,供大傢參考,具體內容如下

一、定時器

定時器相當於一個任務管理器。有些任務可能現在執行, 有些任務可能過1個小時,甚至很久才會執行。定時器就是對這些任務進行管理監視, 如果一個任務執行時間到瞭,定時器就會將這個任務執行。 保證所有的任務都會在合適的時間執行。

二、定時器的實現

對於定時器的實現,我們可以劃分為3個部分。

1、 使用一個Task類描述每一個任務(裡面包含任務的執行方法, 定時時間)。
2、 使用優先級隊列管理這些任務類。

2.1 我們都知道優先級隊列底層實現是堆(以小根堆為例), 堆頂的元素是所有的元素的最小值。 我們以任務的定時時間為比較原則構建, 這樣就可以保證堆頂元素的任務執行時間是最短的(這樣的實現,我們需要在Task類內部定義比較規則-即重寫Comparable接口的CompareTo方法)。

2.2 當一個任務執行完畢, 就會從優先級隊列取出poll掉, 然後內部重新組織保證新的堆頂元素是定時時間最短的。

2.3 如果說堆頂的任務定時時間還沒有到達(當然後續的任務定時時間肯定會更長,不會被執行)

3、使用一個線程循環掃描優先級隊列, 相當於一個監控線程,循環判斷堆頂任務是否滿足執行時間。

三、定時器的組成

1、制定任務類Task

Task類包含任務的 執行方法 和 定時時間。

1.1 執行方法我采用封裝Runnable中run方法實現, 這樣做是為瞭後續添加任務時方便寫執行邏輯。
1.2 定時時間就是long類型的變量
1.3 制定比較規則, 後續優先級隊列中存放的是Task對象(而在內部構建時,需要比較兩個Task對象的),對於對象的比較, 我們以對象的定時時間為規則, 制定小根堆。

static class Task implements Comparable<Task>{
        //Runnable類中有一個run方法, 通過這個方法實現任務的執行
        private Runnable command;
        //time表示執行的時間
        private long time;

        //構造方法
        public Task(Runnable command, long time) {
            this.command = command;
            this.time = System.currentTimeMillis() + time;  //將時間轉化為絕對時間
        }

        //執行任務的邏輯
        public void run() {
            command.run();
        }

        //定義比較方法 - 方便後續的優先級隊列構建

        @Override
        public int compareTo(Task o) {
            return (int)(this.time - o.time);
        }
    }

2、監管線程&定時器對象Timer

監管線程Worker中包含優先級隊列(小根堆)queue 和 循環監管的流程。

Timer對象封裝瞭監管線程Woker 和 任務的添加方法schedule()

關於監管線程的優化

2.1 循環監控存在一個弊端,那就是一直循環判斷, 占用CPU資源。
(假如堆首任務的執行是1小時後, 再次期間監管線程會跑1小時循環判斷。) 

解決方法: 可以通過線程阻塞和喚醒來解決。在下面代碼有詳細註釋和實現。

2.1.1 如果任務1小時後執行, 我們讓監管線程wait(1小時), 但在此期間如果有新的任務添加進來(可能新的任務需要等30分鐘就可以執行,堆首元素發生變化) ,這時需要喚醒監管線程來重新判斷。(由於wait和notify方法不在用一個類中實現, 我們通過一個Object(mailBox)來阻塞、喚醒)

//檢測線程, 繼承Thread類,重寫內部run方法,屬於線程的創建方法之一。
    static class Worker extends Thread {
     //優先級隊列 - JUC包裡面
        private PriorityBlockingQueue<Task> queue = null;
        //為瞭對監管線程進行阻塞和喚醒,采用同一對象
        private Object mailBox = null;
  
  //構造函數
        public Worker(PriorityBlockingQueue<Task> queue, Object mailBox) {
            this.queue = queue;
            this.mailBox = mailBox;
        }

        @Override
        public void run() {
            //實現具體的執行邏輯
            while(true) {
                try {
                    //1、取優先級隊列的隊首元素
                    Task task = queue.peek();
                    //2、比較隊首的元素的時間是否大於當前時間
                    if(task == null) {
                        continue;
                    }
                    long curTime = System.currentTimeMillis();
                    if(task.time > curTime) {
                        //時間還沒有到, 由於取出瞭任務, 需要重新放置回去
                        //優化1: 空循環等待 - wait(time) 讓線程休眠time時間,然後在執行
                        //       如果在等待期間有新的任務添加, 這個時候我們喚醒線程, 繼續判斷(因為存在新的時間過短需要立即執行)
                        //       這個隻需要添加一個新任務時, 喚醒即可
                        //優化2: 訪問隊首元素而不是取出, 防止無所謂的刪除、插入。(維護優先級隊列是有消耗的)
                        long gapTime = task.time - curTime;
                        synchronized (mailBox) {
                            mailBox.wait(gapTime);
                        }
                    }
                    else {
                        //直接執行
                        //如果執行到瞭, 則會刪除頭部元素, 調用任務的執行過程。
                        task = queue.take();
                        task.run();
                    }
                }
                catch(InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                    break;
                }
            }
        }
    }

    //定時器簡單實現
    static class Timer {
        //定時器的實現步驟
        //1、用一個類描述任務
        //2、用優先級隊列管理這些任務, 比較方法通過任務的制定時間,每次取隊首元素
        //   隊首元素是執行時間最近的
        private PriorityBlockingQueue<Task> queue = new PriorityBlockingQueue<>();
        //3、用一個線程來循環掃描當前的阻塞隊列,判斷隊首的執行時間, 如果執行時間到瞭,那就執行。

        //4、創建一個Object對象,用於設置線程阻塞使用的, 存在線程阻塞, 添加任務時喚醒的操作
        private Object mailBox = new Object();

        //構造函數
        public Timer() {
            //創建線程
            Worker worker = new Worker(queue, mailBox);
            worker.start();
        }


        //4、提供一個方法, 讓調用者能夠把任務安排起來
        public void schedule(Runnable command, long time) {
            Task task = new Task(command, time);
            queue.put(task);
            synchronized (mailBox) {
                mailBox.notify();
            }
        }
    }

3、測試代碼

其中添加瞭4個任務, 分別是2s、5s、7s、10s後執行。

public static void main(String[] args) {
        Timer timer = new Timer();
        timer.schedule(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                System.out.println("郝夢武一號任務執行, 執行代號:閃電;  定時時間:2s");
            }
        }, 2000);

        timer.schedule(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                System.out.println("郝夢武二號任務執行, 執行代號:暴風;  定時時間:5s");
            }
        }, 5000);

        timer.schedule(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                System.out.println("郝夢武三號任務執行, 執行代號:狂風;  定時時間:7s");
            }
        }, 7000);

        timer.schedule(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                System.out.println("郝夢武三號任務執行, 執行代號:地震;  定時時間:10s");
            }
        }, 10000);
    }

4、測試結果

以上就是本文的全部內容,希望對大傢的學習有所幫助,也希望大傢多多支持WalkonNet。